Кіріспе

Таратылған симуляция стандарты
Таратылған симуляция үшін IEEE стандарты

Жоғары деңгейлі архитектура (HLA) – бірнеше симуляцияларды біріктіру (федерациялау) арқылы үлкен мақсатта симуляция құру кезінде қолданылатын таратылған симуляция стандарты. Стандарт 1990 жылдары АҚШ Қорғаныс министрлігінің басшылығымен әзірленді және кейіннен ашық халықаралық IEEE стандартына айналды. Бұл НАТО-ның STANAG 4603 стандарты бойынша ұсынылатын стандарт. Бүгінде HLA қорғаныс және қауіпсіздік, сондай-ақ азаматтық салаларда қолданылады. HLA-ның мақсаты – өзара іс-қимыл мен қайта пайдалануды қамтамасыз ету. HLA-ның негізгі қасиеттері:
Әр түрлі компьютерлерде орындалатын, жергілікті немесе кең таралған, операциялық жүйесі мен іске асыру тіліне тәуелсіз симуляцияларды бір федерацияға қосу мүмкіндігі. Әр түрлі қолдану салалары үшін ақпарат алмасу деректер модельдерін, Федерация Объект Модельдерін (FOM) белгілеу және пайдалану мүмкіндігі. FOM-ге негізделген және қосымша сүзгілеу опциялары бар жариялау-жазылу механизмін пайдалана отырып, ақпарат алмасу қызметтері. Логикалық (симуляциялық) уақыт пен уақыт белгісімен берілген деректер алмасуын үйлестіру жөніндегі қызметтер. Федерацияның жағдайын тексеру және түзету бойынша басқару қызметтері. HLA әртүрлі қоғамдастықтарда, мысалы, аэроғарыш және қорғаныс саласында стандартталған және кеңейтілетін FOM әзірлеудің негізін құрайды. Архитектура келесі компоненттерді анықтайды:
Ран-тайм инфрақұрылымы (RTI), әр түрлі бағдарламалау тілдері арқылы стандартталған қызметтер жиынтығын ұсынады. Бұл қызметтерге ақпарат алмасу, синхрондау және федерацияны басқару кіреді. Федерациялар – RTI қызметтерін пайдаланатын жеке симуляциялық жүйелер. Деректерді алмасу үшін қолданылатын объект кластарын және өзара іс-қимыл кластарын анықтайтын Федерация Объектілік моделі (FOM). FOM кез келген домен үшін ақпаратты сипаттай алады. Жоғарыда аталған компоненттер бірлесе отырып Федерацияны құрайды. HLA стандарты үш бөлімнен тұрады:

IEEE Std 1516 2010 Framework and Rules, онда компоненттер немесе бүкіл федерация ұстанатын он архитектуралық ереже көрсетілген. IEEE Std 1516.1 2010 Federate Interface Specification, ол RTI арқылы ұсынылатын қызметтерді анықтайды. Қызметтер C++ және Java API-лер ретінде, сондай-ақ Веб-қызметтер ретінде ұсынылады. IEEE Std 1516.2 2010 Object Model Template Specification, ол HLA нысанды модельдерінің, мысалы FOM, пайдаланатын форматын анықтайды.

Тарих және нұсқалары

HLA 1990-шы жылдардың басында АҚШ Қорғаныс министрлігінің Қорғаныс ғылыми-зерттеу және инженерлік директоры доктор Анита К. Джонс, Қорғаныс модельдеу және симуляция кеңсесіне (DMSO) "қорғаныс модельдері мен симуляцияларының өзара үйлесімділігі мен қайта пайдалану мүмкіндігін қамтамасыз ету" міндетін қойған кезде бастау алды. Ол мыналардан тұрады: IEEE 1516–2010 – Модельдеу және симуляциялаудың жоғары деңгейлі архитектурасы стандарты – C++ және Java-дағы DLC API-лерін, Веб-қызметтер API-ін және қателерге төзімділікті қамтитын негіздер мен ережелер. HLA-ның осы нұсқасының машинамен оқылатын бөліктері, мысалы XML схемалары, C++, Java және WSDL API-лері, сондай-ақ FOM/SOM үлгілерін IEEE веб-сайтының IEEE 1516 жүктеу бөлімінен жүктеуге болады. Стандарттардың толық мәтіндері SISO мүшелеріне ақысыз қолжетімді, немесе IEEE дүкенінен сатып алуға болады.

HLA 1516-20XX (HLA 4)

HLA-ның жаңа нұсқасын әзірлеуді SISO 2016 жылдың қаңтар айында бастап, қазірге дейін жалғастырып келеді.

Жалпы HLA терминологиясы

Run time Infrastructure (RTI): HLA Federate Interface Specification-де белгіленген стандартталған қызметтер жиынтығын қамтамасыз ететін бағдарламалық құрал. Жеті қызмет тобы бар. Федерация: Симуляция, құрал немесе тірі жүйелермен интерфейс сияқты, RTI-ге қосылатын жүйе. Құралдардың мысалдары – деректерді тіркеу және басқару құралдары. Федерация басқа федерациялармен дерек алмасу және синхрондау үшін RTI қызметтерін пайдаланады. Федерация: Ортақ FOM-мен бірге бір RTI-ге қосылған федерациялардың жиынтығы. Федерацияны іске қосу: Федерация мүшелерінің жиынтығы белгілі бір мақсатпен бірдей RTI және FOM пайдалана отырып, федерацияда бірге орындалатын сессия. Федерация объектісі моделі (FOM): Федерациядағы ақпарат алмасу үшін қолданылатын объект кластары, өзара әрекеттесу кластары, дерек түрлері және қосымша деректерді сипаттайтын құжат. FOM – HLA Object Model Template және оған байланысты XML схемасының форматын сақтайтын XML файлы. Әртүрлі қолдану салалары үшін әртүрлі FOM қолданылады. FOM әзірлеудің бастапқы нүктесі ретінде әдетте қолданылатын стандартталған FOM-дар бар. FOM модульдерін пайдалана отырып, FOM-ды модульдік түрде әзірлеуге және кеңейтуге болады. Симуляциялық объектінің моделі (SOM): Нақты симуляция федерацияда жариялайтын және/немесе жазылатын объект кластары, өзара әрекеттесу кластары, дерек түрлері және қосымша деректерді сипаттайтын құжат. SOM сонымен қатар HLA Object Model Template және оған байланысты XML схемасының форматын сақтайтын XML файлы болып табылады. SOM-ды SOM модульдерін пайдалана отырып, модульдік түрде әзірлеуге және кеңейтуге болады. Объект: Объекттер белгілі бір уақыт аралығында сақталатын және атрибуттары жаңартыла алатын деректерді ұсыну үшін қолданылады. Олар FOM/SOM-да Объект класын пайдаланып анықталады. Өзара әрекеттесу: Өзара әрекеттесу параметрлері бар сәттік оқиғаларды ұсыну үшін қолданылады. Жіберілген өзара әрекеттесуді жаңартуға болмайды (объект кластарынан өзгеше). Олар FOM/SOM-да Өзара әрекеттесу класын пайдаланып анықталады. Дерек түрлері: Атрибуттар мен параметрлер деректерінің ұсынылуы мен интерпретациясы HLA дерек түрлерін пайдаланып FOM/SOM-да көрсетілген. Жариялау: Атрибуттар жиынтығымен объект класын жариялаған федерация сол объект класының мысалдарына тіркелуге және жоюға, сондай-ақ оның атрибуттарының мәнін жаңартуға болады. Өзара әрекеттесу класын жариялаған федерация осы өзара әрекеттесу класының өзара әрекеттесуін, сонымен қатар байланысты параметрлердің мәнін жібере алады. Жазылу: Атрибуттар жиынтығы бар объект класына жазылған федерация сол объект класының мысалдарының тіркелулерін және жоюларын анықтайды және жазылған атрибуттардың жаңартуларын алады. Өзара әрекеттесу класына жазылған федерация осы өзара әрекеттесу класының өзара әрекеттесуін, сонымен қатар байланысты параметрлердің мәнін алады.

Интерфейс спецификациясы

RTI қызметтері HLA интерфейс спецификациясында анықталған. Олар жеті қызмет тобына бөлінген. Осы қызметтерге қоса, Басқару объектілерінің моделі (MOM) федерацияның күйін бағдарламалық түрде тексеруге және реттеуге мүмкіндік беретін қызметтерді ұсынады. Көптеген RTI орталық RTI компонентінен (CRC), яғни атқарылатын файлдан, және жергілікті RTI компоненттерінен (LRC), федерациялар қолданатын кітапханалардан тұрады. Қызметтер C++ немесе Java API арқылы, сондай-ақ Веб-қызметтер арқылы ұсынылады. C++ және Java API-де қызметтер RTI Ambassador класының мысалына (instance) шақыру арқылы қолданылады. RTI федерацияға Федерация елшісі класының мысалына (instance) қоңырау арқылы жіберілетін кері шақырулар (callbacks) арқылы ақпарат жеткізеді. WSDL арқылы анықталған Веб-қызметтер API-де шақырулар жасалады және федерация Веб-қызметтер сұраныстары мен жауаптары арқылы кері шақыруларды (callbacks) алады. Төмендегі қызмет топтарының сипаттамалары негізгі қызметтерге назар аударады. Ерекше жағдайлар мен ескертулер кірмейді.

Федерацияның сәйкестігі

Симуляциялардың дұрыс өзара әрекеттесуін қамтамасыз ету мақсатында федеративтің сәйкестігін тексеру тәсілі анықталады. Бұл, нақты федерация үшін SOM-да тізілген әрбір класс пен өзара әрекеттесудің "Жариялау және жазылу", "Жариялау", "Жазылу" немесе "Жоқ" деп сипатталған қолданылуына сәйкес пайдаланылуын қамтамасыз етуді қамтиды.

STANAG 4603

HLA (қазіргі IEEE 1516 нұсқасында да, оның бұрынғы "1.3" нұсқасында да) НАТО стандарттау келісімінің (STANAG 4603) тақырыбы болып табылады: Модельдеу және симуляция архитектурасы стандарттары техникалық үйлесімділік үшін: Жоғары деңгейлі архитектура (HLA).

Негізгі нысанның моделі

Базалық объекті моделі (BOM), SISO STD 003 2006 – HLA симуляцияларында қайта қолдану мен құрастыру мүмкіндігін арттыруға бағытталған SISO стандарты. Ол түсінік модельдерін қалай анықтауға және оларды HLA FOM-ға қалай бейімдеуге болатынын көрсетеді.

Баламалар

Бөлінген модельдеу және симуляция (DM&S) индустриясында әскери платформаларды нақты уақытта симуляциялау үшін HLA-ға ең көп қолданылатын балама – Бөлінген интерактивті симуляция (DIS), IEEE 1278.1 2012, бұл симуляция протоколы. Көптеген HLA RTI жеткізушілері өз өнімдерінде DIS-ті де қолдайды. HLA мүмкіндіктеріне ең жақын орталық бағдарламалық қамтамасы туралы айтқанда, мысалы, жариялау және жазылу (P&S) мүмкіндігі, көптеген ортақ сипаттамалары бар, бірақ жүйелердің өзара байланысы үшін ашық сым протоколына ие деректерді тарату қызметіне (DDS) назар аударыңыз.

Сын

HLA – C++ немесе Java API арқылы ұсынылатын қызметтер жиынтығы ретінде анықталатын хабарға бағытталған делдалдық бағдарламалық құрал. Желілік протокол стандарты жоқ. Федерацияға қатысушылар бірдей провайдерден және көбінесе бірдей нұсқадағы RTI кітапханаларын пайдалануы тиіс, бұл кейбір жағдайларда кемшілік деп есептеледі. Көптеген қазіргі құралдар сокеттер арқылы өзара байланыс мүмкіндігін де қамтамасыз етеді.